WO2017213295A1 - 무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2017213295A1
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brs
beams
index
optimal
antenna port
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안민기
이길봄
김기준
김규석
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엘지전자 주식회사
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile

Definitions

  • the present disclosure relates to wireless communication, and more particularly, to a method for feeding back beam state information and a device using the same in a wireless communication system.
  • Wireless communication systems have been studied to support higher data rates in order to meet the increasing demand for wireless data traffic.
  • One such method is to use a beamforming-based base station that utilizes a wide frequency band in the millimeter wave (mmWave) band can be expected to dramatically increase the capacity of the cellular system.
  • mmWave millimeter wave
  • multiple digital path (RF) or RF in a multiple input multiple output (MIMO) system that is considered in the existing standard such as Long Term Evolution (LTE) -Advanced It has a (Radio Frequency) chain.
  • RF digital path
  • MIMO multiple input multiple output
  • performance gains such as diversity gain or multiplexing gain can be obtained.
  • increasing the number of digital paths to achieve greater gains can lead to problems such as synchronization, cost, and operational complexity between the digital paths.
  • a hybrid beamforming system using digital beamforming and analog beamforming may be considered for efficient communication in the millimeter wave band.
  • Analog beamforming connects multiple physical antennas to an RF chain in an array and uses a phase shifter to form a narrow beam.
  • analog beamforming has a low implementation cost and complexity because it does not increase the number of digital paths, although the beam sharpness and flexibility of the beam control are reduced.
  • a hybrid beamforming system may be considered in which the advantages and disadvantages of the digital beamforming and the analog beamforming are appropriately combined.
  • the present disclosure provides a method and apparatus for feeding back beam state information in a wireless communication system.
  • the present specification proposes a method for feeding back beam state information in a wireless communication system.
  • a plurality of beams may correspond to a plurality of beams supported by a base station in a cell.
  • At least one subframe may correspond to a synchronization subframe.
  • the terminal receives a BRS (Beam Reference Signal) transmitted for at least one subframe, multiplexed by a frequency division multiplex (FDM) scheme for each antenna port for each symbol from a base station. That is, the BRS may be transmitted in different resource elements (REs) for each antenna port on each symbol.
  • the first subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 0, and the second subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 1.
  • a third subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 2 and a fourth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 3.
  • the fifth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 4 and the sixth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 5.
  • the seventh subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 6 and the eighth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 7.
  • one antenna port allocated to each symbol of the at least one subframe may correspond to one beam of the plurality of beams. This means that an antenna port assigned to each symbol may correspond one-to-one to a beam.
  • the antenna port allocated to the first symbol of the at least one subframe may correspond to the first beam of the plurality of beams, and the antenna port allocated to the second symbol of the at least one subframe may be selected from the plurality of beams. It may correspond to the second beam. Since the first and second beams corresponding to the antenna ports allocated to different symbols are different beams, they have different beam indices.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 0, and antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 1.
  • the BRS for the antenna port 0 may be a BRS for a beam having a beam index of 0, and the BRS for the antenna port 1 may be a BRS for a beam having a beam index 1.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 8
  • antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 9.
  • the BRS for the antenna port 0 may be the BRS for the beam having the beam index 8
  • the BRS for the antenna port 1 may be the BRS for the beam having the beam index 9.
  • the terminal receives a PBCH (Physical Broadcast Channel) multiplexed with the BRS in FDM scheme for each symbol from the base station and transmitted during the at least one subframe.
  • PBCH Physical Broadcast Channel
  • the PBCH is a signal for transmitting essential information of the system (for example, system frame number, BRS transmission period configuration, ePBCH transmission indicator, etc.) and can be multiplexed and transmitted in FDM with BRS.
  • the UE receives a Primary Synchronization Signal (PSS), Secondary Synchronization Signal (SSS), or Extended Synchronization Signal (ESS) transmitted for the at least one subframe, multiplexed with the BRS by FDM for each symbol from a base station. do.
  • the UE may perform time synchronization for downlink transmission by using the PSS multiplexed with the BRS in the FDM scheme.
  • the first frequency band in which the PSS, SSS, or ESS is transmitted is smaller than the second frequency band in which the BRS is transmitted. That is, the BRS has an advantage of searching for an optimal beam based on a wideband channel.
  • the transmission period of the BRS is determined based on the number of beams and the number of antenna ports supported by the base station. Knowing the transmission period of the BRS, it is possible to know how many subframes the BRS for a plurality of beams are transmitted. That is, the number of at least one subframe can be known.
  • the terminal selects a representative optimal beam and an adjacent optimal beam among the plurality of beams.
  • the adjacent optimal beam is adjacent to the representative optimal beam.
  • the beam index of the representative optimal beam and the beam index of the neighboring optimal beam are determined based on the BRS. This is because beam indexes for each of a plurality of beams are determined based on the BRS. In this case, since each of the plurality of beams indicate different directions, beams having different beam indices correspond to beams indicating different directions.
  • the terminal transmits beam state information including a beam index of the neighboring optimal beam to the base station based on the beam index of the representative optimal beam and the beam index of the representative optimal beam.
  • the offset indicating the beam index of the adjacent optimal beam may be determined according to the spatial position of the adjacent optimal beam with respect to the representative optimal beam.
  • the UE may directly feed back the beam index of the representative optimal beam, but may reduce the overhead incurred in feeding back beam state information for the optimum beam by feeding back the beam index of the adjacent optimal beam in the form of an offset.
  • the terminal may further include beam state information including an offset indicating the received power of the neighboring optimum beam based on the received power of the representative optimal beam and the received power of the representative optimal beam. send.
  • the terminal may directly feedback the received power of the representative optimal beam, but feedback in the form of an offset to the received power of the neighboring optimal beam, thereby reducing the overhead incurred in feeding back the received power for the optimal beam. .
  • the present specification proposes an apparatus for feeding back beam state information in a wireless communication system.
  • a plurality of beams may correspond to a plurality of beams supported by a base station in a cell.
  • At least one subframe may correspond to a synchronization subframe.
  • the device may be a terminal.
  • the apparatus includes a radio frequency (RF) unit for transmitting and receiving radio signals and a processor coupled to the RF unit.
  • the processor first receives a BRS (Beam Reference Signal) transmitted for at least one subframe, multiplexed by a frequency division multiplex (FDM) scheme for each antenna port for each symbol from a base station. That is, the BRS may be transmitted in different resource elements (REs) for each antenna port on each symbol. For example, in each symbol, the first subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 0, and the second subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 1. In addition, a third subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 2 and a fourth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 3.
  • RF radio frequency
  • FDM frequency division multiplex
  • the fifth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 4 and the sixth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 5.
  • the seventh subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 6 and the eighth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 7.
  • one antenna port allocated to each symbol of the at least one subframe may correspond to one beam of the plurality of beams. This means that an antenna port assigned to each symbol may correspond one-to-one to a beam.
  • the antenna port allocated to the first symbol of the at least one subframe may correspond to the first beam of the plurality of beams, and the antenna port allocated to the second symbol of the at least one subframe may be selected from the plurality of beams. It may correspond to the second beam. Since the first and second beams corresponding to the antenna ports allocated to different symbols are different beams, they have different beam indices.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 0, and antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 1.
  • the BRS for the antenna port 0 may be a BRS for a beam having a beam index of 0, and the BRS for the antenna port 1 may be a BRS for a beam having a beam index 1.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 8
  • antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 9.
  • the BRS for the antenna port 0 may be the BRS for the beam having the beam index 8
  • the BRS for the antenna port 1 may be the BRS for the beam having the beam index 9.
  • the processor receives a physical broadcast channel (PBCH) multiplexed in the FDM scheme with the BRS for each symbol from a base station and transmitted during the at least one subframe.
  • PBCH physical broadcast channel
  • the PBCH is a signal for transmitting essential information of the system (for example, system frame number, BRS transmission period configuration, ePBCH transmission indicator, etc.) and can be multiplexed and transmitted in FDM with BRS.
  • the processor multiplexes each symbol from the base station in the FDM scheme with the BRS and transmits a primary synchronization signal (PSS), a secondary synchronization signal (SSS), or an extended synchronization signal (ESS) transmitted during the at least one subframe.
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • ESS extended synchronization signal
  • the UE may perform time synchronization for downlink transmission by using the PSS multiplexed with the BRS in the FDM scheme.
  • the first frequency band in which the PSS, SSS, or ESS is transmitted is smaller than the second frequency band in which the BRS is transmitted. That is, the BRS has an advantage of searching for an optimal beam based on a wideband channel.
  • the transmission period of the BRS is determined based on the number of beams and the number of antenna ports supported by the base station. Knowing the transmission period of the BRS, it is possible to know how many subframes the BRS for a plurality of beams are transmitted. That is, the number of at least one subframe can be known.
  • the processor selects a representative optimal beam and an adjacent optimal beam among the plurality of beams.
  • the adjacent optimal beam is adjacent to the representative optimal beam.
  • the beam index of the representative optimal beam and the beam index of the neighboring optimal beam are determined based on the BRS. This is because beam indexes for each of a plurality of beams are determined based on the BRS. In this case, since each of the plurality of beams indicate different directions, beams having different beam indices correspond to beams indicating different directions.
  • the processor transmits beam state information including a beam index of the representative optimal beam and an offset indicating a beam index of the neighboring optimal beam to the base station based on the beam index of the representative optimal beam.
  • the offset indicating the beam index of the adjacent optimal beam may be determined according to the spatial position of the adjacent optimal beam with respect to the representative optimal beam.
  • the UE may directly feed back the beam index of the representative optimal beam, but may reduce the overhead incurred in feeding back beam state information for the optimum beam by feeding back the beam index of the adjacent optimal beam in the form of an offset.
  • the processor may further include: a base station for beam state information including beam offset information indicating received power of the neighboring optimal beam based on the received power of the representative optimal beam and the received power of the representative optimal beam; To send.
  • the terminal may directly feedback the received power of the representative optimal beam, but feedback in the form of an offset to the received power of the neighboring optimal beam, thereby reducing the overhead incurred in feeding back the received power for the optimal beam.
  • a terminal selects a representative optimal beam through grouping of optimal beams in a process of feeding back information of a plurality of optimal beams, and the remaining adjacent optimal beams are represented as offsets of the representative optimal beams to feed back beam state information.
  • System overhead can be reduced.
  • 1 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a resource grid for one uplink slot in 3GPP LTE.
  • 3 shows an example of a structure of a downlink subframe in 3GPP LTE.
  • FIG. 4 shows an example of an antenna array based antenna structure and a single beam.
  • FIG. 5 shows an example of an antenna array based antenna structure and a multi beam.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a hybrid beamforming based system to which an embodiment of the present specification can be applied.
  • FIG. 7 shows an example of a structure of a synchronization subframe including a synchronization signal and a BRS according to an embodiment of the present specification.
  • FIG 8 illustrates an example of a pattern in which a BRS is allocated on a resource block of a synchronization subframe according to an embodiment of the present specification.
  • FIG 9 shows an example of a period during which the BRS is transmitted in a synchronization subframe according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 10 shows an example of the radiation pattern of the beam and BRS placement in the synchronization subframe when the beam period configuration is 00.
  • FIG. 11 shows an example of a radiation pattern of a beam and BRS placement in a synchronization subframe when the beam period configuration is 01.
  • FIG. 13 shows an example of a radiation pattern of a beam and BRS placement in a synchronization subframe when the beam period configuration is 11.
  • FIG. 14 illustrates an example of a beam index and received power using a representative optimal beam in accordance with an embodiment herein.
  • 15 illustrates an example of an offset of an adjacent optimal beam relative to a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 illustrates an example of beam index feedback using a representative optimal beam in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • 17 shows another example of an offset of an adjacent optimal beam relative to a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 18 shows another example of beam index feedback using a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • 19 is a flowchart illustrating a procedure for feeding back beam state information for a plurality of beams according to an embodiment of the present specification.
  • 20 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • CDMA code division multiple access
  • FDMA frequency division multiple access
  • TDMA time division multiple access
  • OFDMA orthogonal frequency division multiple access
  • SC-FDMA single carrier-frequency division multiple access
  • CDMA may be implemented with a radio technology such as Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) or CDMA2000.
  • TDMA may be implemented with wireless technologies such as Global System for Mobile communications (GSM) / General Packet Radio Service (GPRS) / Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE).
  • GSM Global System for Mobile communications
  • GPRS General Packet Radio Service
  • EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution
  • OFDMA may be implemented in a wireless technology such as IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, Evolved UTRA (E-UTRA).
  • UTRA is part of the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
  • 3rd Generation Partnership Project (3GPP) long term evolution (LTE) is part of an Evolved UMTS (E-UMTS) using E-UTRA, and employs OFDMA in downlink and SC-FDMA in uplink.
  • 3GPP 3rd Generation Partnership Project
  • LTE long term evolution
  • E-UMTS Evolved UMTS
  • 1 shows a structure of a radio frame in 3GPP LTE.
  • a radio frame consists of 10 subframes, and one subframe consists of two slots. Slots in a radio frame are numbered from 0 to 19 slots.
  • the time taken for one subframe to be transmitted is called a transmission time interval (TTI).
  • TTI may be referred to as a scheduling unit for data transmission.
  • one radio frame may have a length of 10 ms
  • one subframe may have a length of 1 ms
  • one slot may have a length of 0.5 ms.
  • the structure of the radio frame is merely an example, and the number of subframes included in the radio frame or the number of slots included in the subframe may be variously changed.
  • FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a resource grid for one uplink slot in 3GPP LTE.
  • an uplink slot includes a plurality of SC-FDMA symbols in a time domain and includes a Nul resource block (RB) in a frequency domain.
  • the SC-FDMA symbol is used to represent one symbol period and may be called an OFDMA symbol or a symbol period according to a system.
  • the RB includes a plurality of subcarriers in the frequency domain in resource allocation units.
  • the number Nul of resource blocks included in the uplink slot depends on the uplink transmission bandwidth set in the cell.
  • the uplink transmission bandwidth is system information.
  • the terminal may know N ul by acquiring system information.
  • Each element on the resource grid is called a resource element.
  • an exemplary resource block includes 7 SC-FDMA symbols in the time domain and 7 ⁇ 12 resource elements including 12 subcarriers in the frequency domain, but the number of subcarriers in the resource block and the SC-FDMA symbol are exemplarily described.
  • the number of is not limited thereto.
  • the number of SC-FDMA symbols or the number of subcarriers included in the RB may be variously changed.
  • the number of SC-FDMA symbols may be changed according to the length of a cyclic prefix (CP). For example, the number of SC-FDMA symbols is 7 for a normal CP and the number of SC-FDMA symbols is 6 for an extended CP.
  • CP cyclic prefix
  • a resource grid for one uplink slot may be applied to a resource grid for a downlink slot.
  • the downlink slot includes a plurality of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbols in the time domain.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • 3 shows an example of a structure of a downlink subframe in 3GPP LTE.
  • the downlink subframe includes two contiguous slots. Up to three OFDM symbols of the first slot in the downlink subframe are control regions to which a physical downlink control channel (PDCCH) is allocated, and the remaining OFDM symbols are data regions to which a physical downlink shared channel (PDSCH) is allocated. data region).
  • the control region may be allocated a control channel such as a physical control format indicator channel (PCFICH) and a physical hybrid-ARQ indicator channel (PHICH).
  • PCFICH physical control format indicator channel
  • PHICH physical hybrid-ARQ indicator channel
  • the control region includes 3 OFDM symbols.
  • the number of OFDM symbols included in the control region in the subframe can be known through the PCFICH.
  • the PHICH carries hybrid automatic repeat request (HARQ) acknowledgment (ACK) / not-acknowledgement (NACK) information in response to uplink data transmission.
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • ACK acknowledgment
  • NACK not-acknowledgement
  • the PDCCH may carry a downlink grant informing of resource allocation of downlink transmission on the PDSCH.
  • the UE may read downlink user data transmitted through the PDSCH by decoding control information transmitted through the PDCCH.
  • the PDCCH may carry control information used for physical uplink shared channel (PUSCH) scheduling to the UE.
  • the control information used for PUSCH scheduling is an uplink grant informing of resource allocation of uplink transmission.
  • the control region consists of a set of a plurality of control channel elements (CCE).
  • the PDCCH is transmitted on an aggregation of one or several consecutive CCEs.
  • the CCE corresponds to a plurality of resource element groups. Resource element groups are used to define control channel mappings to resource elements. If the total number of CCEs in the downlink subframe is N cce , the CCE is indexed from 0 to N cce , k-1. Since the number of OFDM symbols included in the control region in the subframe may change for each subframe, the total number of CCEs in the subframe may also change for each subframe.
  • Beamforming may be classified into transmit beamforming performed by a transmitting end and receive beamforming performed by a receiving end.
  • the transmission beamforming generally uses multiple antennas to increase the directivity by concentrating the area of arrival of radio waves in a specific direction.
  • a form in which a plurality of antennas are collected may be referred to as an antenna array, and each antenna included in the antenna array may be referred to as an array element.
  • the antenna array may be configured in various forms such as a linear array and a planar array.
  • using the transmission beamforming increases the directivity of the signal, thereby increasing the transmission distance of the signal.
  • signal interference with respect to other receivers is greatly reduced at the receiver.
  • the receiving end may perform beamforming on the received signal using the receiving antenna array.
  • the reception beamforming concentrates the reception of radio waves in a specific direction to increase the sensitivity of the reception signal received in the specific direction, and blocks the interference signal by excluding signals from directions other than the specific direction from the reception signal. to provide.
  • FIG. 4 shows an example of an antenna array based antenna structure and a single beam.
  • one radio frequency (RF) beam (single beam) is defined using one antenna array including two sub-arrays.
  • one sub array is composed of 8 (H) * 8 (V) * 2 (P) antennas (P denotes Xpol) and has two RF chains.
  • the width of the one RF beam is 15 '(H) * 15' (V).
  • FIG. 5 shows an example of an antenna array based antenna structure and a multi beam.
  • RF beams having different directions for each RF chain are defined.
  • four beams according to each RF chain may cover different areas.
  • a method and apparatus for a terminal to feed back more accurate channel related information on an effective channel to a base station in an environment in which multiple signals are transmitted to a single user or multiple users.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a hybrid beamforming based system to which an embodiment of the present specification can be applied.
  • the hybrid beamforming based system 600 includes, for example, a transmitter 610 and a receiver 620.
  • the transmitters 610 each have a predetermined number of antenna arrays 616 to form a MIMO channel.
  • a total of n antenna arrays 616-1, 616-2,..., 616-n are provided.
  • Each of the antenna arrays 616-1, 616-2, ..., 616-n consists of a predetermined number of antenna elements.
  • the case of the same number of antenna elements constituting each antenna array is illustrated, but may be composed of a different number of antenna elements for each antenna array.
  • the receiver 620 may also include antenna arrays 622-1, 622-2,..., 622-m configured in the same manner as the antenna array of the transmitter 610.
  • the total number of antenna array 622 of the receiver 620 is m.
  • M and n are each one or more natural numbers, and may be set to the same value or different values according to embodiments.
  • the transmitter 610 includes a MIMO encoder 612 and a baseband precoder 614 for encoding and precoding a signal to be transmitted, and the receiver 620 is configured to provide the antenna array 622.
  • a baseband combiner 624 and a MIMO decoder 626 for combining and decoding a signal received through the apparatus is illustrated.
  • Each of the transmitter 610 and the receiver 620 is illustrated in a form that includes schematic configurations for convenience of description, and may be embodied in more detailed configurations according to an embodiment of the present specification.
  • channel related information fed back through the corresponding receiver can be used for various purposes.
  • the transmitter adopts a precoding scheme based on the channel-related information in the multiplexing transmission, the transmitter reduces system transmission capacity by reducing interference between signals of a single user or interference among multiple users with multiple antennas. Can be increased.
  • FDD frequency division duplexing
  • the receiver may estimate channel information between the transmitter and the receiver using the received reference signal.
  • the estimated channel information is fed back to the transmitter.
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • the PMI fed back from the receiver is used when the transmitter forms a precoding matrix for the receiver. Specifically, the transmitter and the receiver prestore the precoding matrix, and the PMI indicates one of the precoding matrices.
  • the receiver may further transmit a channel quality indicator (CQI) to the transmitter, and based on this, the transmitter may be used for scheduling, selection of a modulation and coding scheme (MCS), and the like.
  • CQI channel quality indicator
  • MCS modulation and coding scheme
  • the hybrid beamforming based system 600 When the hybrid beamforming based system 600 operates in the millimeter wave band, it has a very small antenna form factor due to the high frequency band. Therefore, the configuration of the beamforming system using a plurality of array antennas becomes very easy.
  • the beamforming in the millimeter wave band can be transmitted by changing the beam direction in a desired direction by applying different phase shift values to each array antenna element.
  • each antenna element may be arranged to have a narrow beam width in order to compensate for high pathloss in the millimeter wave band.
  • the hybrid beamforming-based communication system 600 as shown in FIG. 6 has a difference from the conventional MIMO system in that a beam is formed using an antenna array.
  • the gain value of an effective channel for an antenna corresponding to the single beam is higher than that of the other antennas. It has a very high value, the gain value of the effective channel for each of the remaining antennas may have a value close to '0'.
  • BDMA beam division multiple access
  • LTE-Advanced uses a code book based on a unitary matrix for PMI feedback.
  • the unitary matrix is uniform in that the variation in channel gain is not large.
  • the terminal selects an analog beam corresponding to a beam formed by a physical antenna using a beam reference signal (BRS), and uses a codebook to obtain the best digital signal.
  • BRS beam reference signal
  • the digital beam may correspond to a digital precoder.
  • the terminal may feed back the selected analog beam and digital beam to the base station, and the base station may perform beamforming to the terminal using the analog beam and the digital beam.
  • Analog beams are rough, beam wide and slow variation. Digital beams are accurate, narrow in beam width, and fast in variation. Therefore, in the hybrid beamforming based communication system 600, a sharp final beam can be obtained.
  • the present specification proposes a method of feeding back beam state information of an analog beam and a digital beam to a base station in a hybrid beamforming based system.
  • the present specification aims to reduce overhead of the entire system by flexibly operating the number of feedback bits.
  • FIG. 7 shows an example of a structure of a synchronization subframe including a synchronization signal and a BRS according to an embodiment of the present specification.
  • Reference signals such as Channel State Indicator (CSI) -Reference Signal (RS) include Time Division Multiplexing (TDM), Frequency Division Multiplexing (TDM) for a plurality of beams supported by a base station; FDM) or Code Division Multiplexing (CDM) scheme is transmitted.
  • TDM Time Division Multiplexing
  • TDM Frequency Division Multiplexing
  • CDM Code Division Multiplexing
  • the CSI-RS has a wide radiation angle of 120 degrees for each antenna port.
  • a BRS Beam Reference Signal
  • the BRS can be applied to a sharp beam because the beam radiation angle is smaller than that of the CSI-RS.
  • the BRS may be multiplexed by FDM for each antenna port in one symbol and transmitted during at least one subframe.
  • one antenna port may correspond to one beam of the plurality of beams for each symbol of the at least one subframe. That is, as illustrated in FIG. 7, the BRS may be transmitted only at different resource elements RE for each antenna port.
  • the subframe transmitting the BRS may be referred to as a synchronization subframe.
  • the synchronization subframe has 12 or 14 symbols and may be transmitted according to a transmission period in which one synchronization subframe is transmitted every 5 ms.
  • the synchronization subframe has 14 symbols (two slots) in consideration of the case of a normal CP.
  • the symbol may correspond to an OFDM symbol.
  • the terminal acquires downlink synchronization using a primary synchronization signal (PSS), a secondary synchronization signal (SSS), and / or an extended synchronization signal (ESS), and then selects an optimal beam using a BRS.
  • PSS primary synchronization signal
  • SSS secondary synchronization signal
  • ESS extended synchronization signal
  • synchronization signals such as PSS, SSS and / or ESS occupy a relatively small band based on the center frequency.
  • BRS occupies the entire system band of the base station, the BRS has an advantage of searching for an optimal beam based on a wideband channel.
  • PSS, SSS and / or ESS are multiplexed by FDM in one symbol.
  • the BRS is also multiplexed by the FDM scheme in one symbol and a synchronization signal such as the PSS, SSS and / or ESS.
  • the synchronization subframe shown in FIG. 7 may be used to cover the area where the beam emission angle is 120 degrees.
  • the synchronization subframe consists of 14 PSSs, and 14 PSSs point in different directions.
  • the UE is time synchronized with the PSS having the strongest received power among the 14 PSSs.
  • FIG 8 illustrates an example of a pattern in which a BRS is allocated on a resource block of a synchronization subframe according to an embodiment of the present specification.
  • One resource block may include 7 ⁇ 12 resource elements including 7 OFDM symbols in the time domain and 12 subcarriers in the frequency domain.
  • eight subcarriers of the 12 subcarriers may be allocated BRSs for eight antenna ports (antenna port 0 to antenna port 7), and the remaining four subcarriers may be allocated a physical broadcast channel (PBCH).
  • the PBCH is a signal for transmitting essential information of the system (eg, system frame number, BRS transmission period configuration, ePBCH transmission indicator, etc.) and may be transmitted every 40 ms.
  • the PBCH may be multiplexed and transmitted by the FDM scheme together with the BRS as shown in FIG. 8.
  • the BRS may be multiplexed by FDM for each antenna port in one symbol and transmitted during at least one subframe. That is, the BRS may be transmitted in different resource elements (RE) for each antenna port.
  • RE resource elements
  • the BRS for antenna port 0 is allocated to the first subcarrier and the BRS for antenna port 1 is allocated to the second subcarrier based on the top of each symbol of the resource block.
  • the third subcarrier is assigned a BRS for antenna port 2
  • the fourth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 3.
  • the fifth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 4, and the sixth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 5.
  • the seventh subcarrier is assigned a BRS for antenna port 6, and the eighth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 7.
  • FIG. 8 the third subcarrier is assigned a BRS for antenna port 2
  • the fourth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 3.
  • the fifth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 4
  • the sixth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 5.
  • the seventh subcarrier is assigned a BRS for antenna port 6, and the eighth subcarrier is assigned a BRS for antenna port 7.
  • a BRS for a specific antenna port is allocated to the same subcarrier in a resource block for convenience of description, but is not always limited thereto. That is, the BRS for a specific antenna port may be allocated to different subcarriers in each symbol. For example, the BRS for antenna port 0 may be allocated to the first subcarrier in the first symbol but also to the second subcarrier in the second symbol.
  • numbers 0 to 55 written in the resource element RE in the resource block indicate a beam index.
  • the beam index is an index for each of the plurality of beams.
  • the plurality of beams may correspond to beams supported by the base station in the cell. Since each of the plurality of beams points in different directions, beams having different beam indices correspond to beams pointing in different directions. A plurality of beams and beam indexes will be described later with reference to FIGS. 10 to 13.
  • one antenna port may correspond to one beam of a plurality of beams for each symbol in a resource block.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 0
  • antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 1.
  • the BRS for the antenna port 0 may be a BRS for a beam having a beam index of 0
  • the BRS for the antenna port 1 may be a BRS for a beam having a beam index 1.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 8
  • antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 9.
  • the BRS for the antenna port 0 may be the BRS for the beam having the beam index 8
  • the BRS for the antenna port 1 may be the BRS for the beam having the beam index 9.
  • this is only one example.
  • the mapping of the beam index to the antenna port may also be variously performed.
  • FIG 9 shows an example of a period during which the BRS is transmitted in a synchronization subframe according to an embodiment of the present specification.
  • the transmission period of the BRS may be determined according to the total coverage of the beams of the base station, the number of beams of the base station, and the number of antenna ports of the base station.
  • the BRS is transmitted in the synchronization subframe, and the period in which the BRS is transmitted in the synchronization subframe is defined as a beam period. 9 and Table 2 below show an example of the beam period.
  • Beam period configuration Number of synchronization subframes Beam cycle Maximum number of beam scanning 00 1/2 synchronization subframe 5ms or ⁇ 5ms N p * N sym 01 1 synchronization subframe 5 ms 2 * N p * N sym 10 2 synchronization subframes 10 ms 4 * N p * N sym 11 4 synchronization subframes 20 ms 8 * N p * N sym
  • N p is the number of antenna ports of the BRS
  • N sym is the number of OFDM symbols in one slot.
  • FIG. 10 and 13 illustrate examples of the radiation pattern of the base station according to the beam period configuration of Table 2 and the BRS arrangement in the synchronization subframe according to the beam period.
  • N sym 7 (one slot is seven symbols).
  • FIG. 10 to FIG. 13 only the BRS is shown without the PBCH in the synchronization subframe.
  • FIG. 10 shows an example of the radiation pattern of the beam and BRS placement in the synchronization subframe when the beam period configuration is 00.
  • the beam period configuration according to Table 2 is 00, the maximum number of beam scanning is 56 in total (N p * N sym ). That is, the plurality of beams supported by the base station in the cell may be 56. Accordingly, as shown in FIG. 10, the beam indexes of the plurality of beams of the base station may be added from 0 to 55. FIG. In this case, the beam period is 5ms (or 5ms or less), and the BRS may be transmitted in 1/2 synchronization subframes (ie, one slot).
  • a BRS may be transmitted in one slot of a synchronization subframe every 5 ms.
  • a BRS for beams having a beam index of 0 to 55 may be transmitted in one slot of the synchronization subframe.
  • FIG. 11 shows an example of a radiation pattern of a beam and BRS placement in a synchronization subframe when the beam period configuration is 01.
  • the beam period configuration according to Table 2 is 01, the maximum number of beam scanning is 112 in total (2 * N p * N sym ). That is, the plurality of beams supported by the base station in the cell may be 112. Therefore, as shown in FIG. 11, the beam indexes for the plurality of beams of the base station may be added from 0 to 111. In this case, the beam period is 5ms, and the BRS may be transmitted in one synchronization subframe (that is, two slots).
  • a BRS is transmitted in one synchronization subframe every 5 ms.
  • a BRS for a beam having a beam index of 0 to 55 may be transmitted in a first slot within the synchronization subframe, and the synchronization subframe may be transmitted.
  • BRSs for beams having a beam index of 56 to 111 may be transmitted.
  • the maximum number of beam scanning is 224 in total (4 * N p * N sym ). That is, the plurality of beams supported by the base station in the cell may be 224. Accordingly, as shown in FIG. 12, beam indices for a plurality of beams of the base station may be appended from 0 to 223. In this case, the beam period is 10ms, and the BRS may be transmitted in two synchronization subframes.
  • a BRS is transmitted in two synchronization subframes every 10 ms.
  • a BRS for a beam having a beam index of 0 to 55 may be transmitted in a first slot within a first synchronization subframe, and the first In the second slot in the first synchronization subframe, BRSs for beams having a beam index of 56 to 111 may be transmitted.
  • the BRS for the beam having a beam index of 112 to 167 may be transmitted in the first slot in the second synchronization subframe, and the BRS for the beam having a beam index of 168 to 223 in the second slot in the second synchronization subframe. Can be transmitted.
  • FIG. 13 shows an example of a radiation pattern of a beam and BRS placement in a synchronization subframe when the beam period configuration is 11.
  • the maximum number of beam scanning is 448 in total (8 * N p * N sym ). That is, the plurality of beams supported by the base station in the cell may be 448. Accordingly, as shown in FIG. 13, beam indices for a plurality of beams of the base station may be added from 0 to 447. In this case, the beam period is 20ms, and the BRS may be transmitted in four synchronization subframes.
  • a BRS is transmitted in four synchronization subframes every 20 ms.
  • a BRS for a beam having a beam index of 0 to 55 may be transmitted in a first slot in a first synchronization subframe, and the first In the second slot in the first synchronization subframe, BRSs for beams having a beam index of 56 to 111 may be transmitted.
  • the BRS for the beam having a beam index of 112 to 167 may be transmitted in the first slot in the second synchronization subframe, and the BRS for the beam having a beam index of 168 to 223 in the second slot in the second synchronization subframe. Can be transmitted.
  • BRSs for beams having a beam index of 224 to 279 may be transmitted in a first slot in a third synchronization subframe
  • the BRS for the beam having the beam indexes of 336 to 391 may be transmitted.
  • the BRS for the beam having the beam indexes of 392 to 447 may be transmitted.
  • the UE measures each analog beam at each antenna port using BRS, and transmits a beam index (BI) and received power (BAM) to transmit beam state information thereof to the base station.
  • BRS beam index
  • BAM received power
  • RP Use Received Power
  • the maximum number of beam scanning may be 448. Therefore, a total of 9 bits are used to feed back the beam index of the selected beam out of a total of 448 beams.
  • the beam index includes information on the beam period, the number of the antenna port, and the number of the OFDM symbol.
  • the terminal may measure the received power value of the beam using the BRS.
  • BRSRP BRS Received Power index may be derived from the measured values using Table 3 below. A total of 7 bits can be used to feed back the BRSRP index.
  • the present specification proposes a technique for reducing the overhead generated when feeding back the beam state information of the terminal.
  • the terminal receives a BRS for a plurality of beams supported by the base station from the base station. That is, the UE must first know the BRS pattern information illustrated through the above-described FIGS. 7 to 13.
  • the terminal selects M optimal beams using the BRS.
  • This optimal beam includes a representative optimal beam and an adjacent optimal beam adjacent to the representative optimal beam. That is, the terminal selects a representative optimal beam by grouping M optimal beams.
  • the best received beam is selected as the first representative optimal beam.
  • adjacent adjacent beams are selected on the BI map space in the first representative optimal beam.
  • the BI map may be variously set in one or two dimensions.
  • the beam having the best received power among the remaining beams is selected as the second representative optimal beam.
  • adjacent adjacent beams are selected in the BI map space from the second representative optimal beam.
  • M optimal beams can be grouped into N representative optimal beams and adjacent optimal beams of the selected representative optimal beam.
  • the UE may feed back the beam indexes of the M optimal beams by indicating the beam indexes of the adjacent optimal beams in an offset form based on the beam indexes of the representative optimal beams.
  • Indicating the index of the adjacent optimal beam in the form of offset may be for the following reasons.
  • analog beams are highly affected by large scale parameters, so the correlation between the beams is high, so that if a particular beam has the highest received power (RP) Adjacent beams of a particular beam are also likely to have high received power (RP).
  • RP received power
  • the base station sets each beam direction to have a high correlation with the BI map, there is a high probability that the number N of representative optimal beams is smaller than the number M of all optimal beams. Details will be described in the following embodiments, and it is assumed herein that each antenna port uses beams in different directions.
  • FIG. 14 illustrates an example of a beam index and received power using a representative optimal beam in accordance with an embodiment herein.
  • the terminal selects the beam index [4 5 6 14 15] with the highest received power.
  • 15 illustrates an example of an offset of an adjacent optimal beam relative to a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • 16 illustrates an example of beam index feedback using a representative optimal beam in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • the base station and the terminal share information on the spatial position for each beam index as shown in FIG.
  • the base station and the terminal also share information on the relative position of the adjacent optimal beam with respect to the representative optimal beam according to the offset as shown in FIG.
  • the neighboring optimal beams having a beam index of 1 may be displayed as offsets according to spatial positions of # 1 to # 6.
  • three bits are required to represent an offset index in six offset forms.
  • the beam indexes of the optimal beams are [6, 8, 10, 15, 17, 19], and the beam indexes of the selected representative optimal beams are 6 and 17.
  • the proposed scheme can reduce overhead for beam index feedback by 6 * (M-N) bits compared to the conventional scheme.
  • 15 and 16 can reduce the feedback overhead more effectively by grouping the representative optimal beams more effectively when the beam angle of the actual base station is properly mapped to the beam index, compared to the embodiment according to FIG. 14. Can be.
  • the base station and the terminal since the base station and the terminal must share such beam index mapping information, there may be overhead due to this.
  • 17 shows another example of an offset of an adjacent optimal beam relative to a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • 18 shows another example of beam index feedback using a representative optimal beam according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 17 shows that a beam index for an adjacent optimal beam may be represented in a square offset form.
  • the number of bit allocations for the offset index is not limited to the above value and may be set to any value.
  • the base station and the terminal also share information on the relative position of the adjacent optimal beam with respect to the representative optimal beam according to the offset.
  • the UE may feed back the beam index of the optimal beam as shown in [13 # 1 # 2 25 # 5 # 6 # 7].
  • the terminal indicates the received power RP of the adjacent optimal beams in an offset form based on the received power RP of the representative optimal beams, thereby indicating the received powers RP of the M optimal beams. You can feedback.
  • an object of the present invention is to reduce overhead for the feedback of the BRSRP by using the grouping of M optimal beams as described above.
  • the RSRP so represents the received power (RP) of the representative optimal beam.
  • the BRSRP offset index requires a total of 8 bits and resolution is set to 2 dBm.
  • the BRSRP offset index is set to 2 dBm, but the number of bits allocated for the BRSRP offset index and the resolution may be set to arbitrary values. have.
  • Optimal beam Feedback information BRSRP feedback bit # 1 (typical optimal beam) RSRP so 7 bit #2 1 (BRSRP Offset Index) 3 bit ... ... ... #M 3 (BRSRP Offset Index) 3 bit
  • Two exemplary optimal beams are used by using the BRSRP offset index, and an embodiment of feeding back received power RP of eight optimal beams is shown in Table 6 below.
  • Optimal beam Feedback information BRSRP feedback bit # 1 (first representative optimal beam) RSRP 1 so 7 bit #2 1 (BRSRP Offset Index) 3 bit ... ... ... # 5 (second representative optimal beam) RSRP 2 so 7 bit # 6 2 (BRSRP Offset Index) 3 bit ... ... ...
  • 19 is a flowchart illustrating a procedure for feeding back beam state information for a plurality of beams according to an embodiment of the present specification.
  • a plurality of beams may correspond to a plurality of beams supported by a base station in a cell.
  • At least one subframe may correspond to a synchronization subframe.
  • the terminal receives a BRS (Beam Reference Signal) transmitted for at least one subframe multiplexed by a frequency division multiplex (FDM) scheme for each antenna port for each symbol from the base station. That is, the BRS may be transmitted in different resource elements (REs) for each antenna port on each symbol. For example, in each symbol, the first subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 0, and the second subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 1. In addition, a third subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 2 and a fourth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 3.
  • BRS Beam Reference Signal
  • the fifth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 4 and the sixth subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 5.
  • the seventh subcarrier may be assigned a BRS for antenna port 6 and the eighth subcarrier may be allocated a BRS for antenna port 7.
  • one antenna port allocated to each symbol of the at least one subframe may correspond to one beam of the plurality of beams. This means that an antenna port assigned to each symbol may correspond one-to-one to a beam.
  • the antenna port allocated to the first symbol of the at least one subframe may correspond to the first beam of the plurality of beams, and the antenna port allocated to the second symbol of the at least one subframe may be selected from the plurality of beams. It may correspond to the second beam. Since the first and second beams corresponding to the antenna ports allocated to different symbols are different beams, they have different beam indices.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 0, and antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 1.
  • the BRS for the antenna port 0 may be a BRS for a beam having a beam index of 0, and the BRS for the antenna port 1 may be a BRS for a beam having a beam index 1.
  • antenna port 0 may correspond to a beam having a beam index of 8
  • antenna port 1 may correspond to a beam having a beam index of 9.
  • the BRS for the antenna port 0 may be the BRS for the beam having the beam index 8
  • the BRS for the antenna port 1 may be the BRS for the beam having the beam index 9.
  • the terminal receives a PBCH (Physical Broadcast Channel) multiplexed with the BRS in FDM scheme for each symbol from the base station and transmitted during the at least one subframe.
  • PBCH Physical Broadcast Channel
  • the PBCH is a signal for transmitting essential information of the system (for example, system frame number, BRS transmission period configuration, ePBCH transmission indicator, etc.) and can be multiplexed and transmitted in FDM with BRS.
  • the UE receives a Primary Synchronization Signal (PSS), Secondary Synchronization Signal (SSS), or Extended Synchronization Signal (ESS) transmitted for the at least one subframe, multiplexed with the BRS by FDM for each symbol from a base station. do.
  • the UE may perform time synchronization for downlink transmission by using the PSS multiplexed with the BRS in the FDM scheme.
  • the first frequency band in which the PSS, SSS, or ESS is transmitted is smaller than the second frequency band in which the BRS is transmitted. That is, the BRS has an advantage of searching for an optimal beam based on a wideband channel.
  • the transmission period of the BRS is determined based on the number of beams and the number of antenna ports supported by the base station. Knowing the transmission period of the BRS, it is possible to know how many subframes the BRS for a plurality of beams are transmitted. That is, the number of at least one subframe can be known.
  • the terminal selects a representative optimal beam and an adjacent optimal beam among the plurality of beams.
  • the adjacent optimal beam is adjacent to the representative optimal beam.
  • the beam index of the representative optimal beam and the beam index of the neighboring optimal beam are determined based on the BRS. This is because beam indexes for each of a plurality of beams are determined based on the BRS. In this case, since each of the plurality of beams indicate different directions, beams having different beam indices correspond to beams indicating different directions.
  • the terminal transmits beam state information including the beam index of the neighboring optimal beam to the base station based on the beam index of the representative optimal beam and the beam index of the representative optimal beam.
  • the offset indicating the beam index of the adjacent optimal beam may be determined according to the spatial position of the adjacent optimal beam with respect to the representative optimal beam.
  • the UE may directly feed back the beam index of the representative optimal beam, but may reduce the overhead incurred in feeding back beam state information for the optimum beam by feeding back the beam index of the adjacent optimal beam in the form of an offset.
  • the terminal may further include beam state information including an offset indicating the received power of the neighboring optimum beam based on the received power of the representative optimal beam and the received power of the representative optimal beam. send.
  • the terminal may directly feedback the received power of the representative optimal beam, but feedback in the form of an offset to the received power of the neighboring optimal beam, thereby reducing the overhead incurred in feeding back the received power for the optimal beam. .
  • 20 is a block diagram illustrating a device in which an embodiment of the present specification is implemented.
  • the wireless device 2000 may include a processor 2010, a memory 2020, and a radio frequency (RF) unit 2030.
  • RF radio frequency
  • the processor 2010 may be configured to implement the above-described functions, procedures, and methods. Layers of a radio interface protocol may be implemented in a processor. The processor 2010 may perform a procedure for driving the above-described operation.
  • the memory 2020 is operatively connected to the processor 2010, and the RF unit 2030 is operatively connected to the processor 2010.
  • the processor 2010 may include an application-specific integrated circuit (ASIC), another chipset, a logic circuit, and / or a data processing device.
  • the memory 2020 may include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, memory card, storage medium, and / or other storage device.
  • the RF unit 2030 may include a baseband circuit for processing a radio signal.
  • the above-described technique may be implemented as a module (process, function, etc.) for performing the above-described function.
  • the module may be stored in the memory 2020 and executed by the processor 2010.
  • the memory 2020 may be inside or outside the processor 2010 and may be connected to the processor 2010 through various well-known means.

Landscapes

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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 전송하는 방법 및 기기가 제공된다. 구체적으로, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS를 수신한다. 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응된다. 단말은 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 인접 최적 빔을 선택한다. 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 BRS를 기반으로 결정된다. 단말은 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋을 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다.

Description

무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법 및 장치
본 명세서는 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법 및 이를 사용한 기기에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 계속적으로 증가하는 무선 데이터 트래픽의 수요를 충족시키기 위해서 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 방안들이 연구되어 왔다. 이러한 방안 중 하나로 밀리미터파(mmWave) 대역에서 넓은 주파수 대역을 활용하는 빔포밍(beamforming) 기반의 기지국을 사용함으로써 셀룰러 시스템의 획기적인 용량증대를 기대할 수 있다.
한편, 다수 개의 정보를 단일 사용자 혹은 다중 사용자에게 전송하기 위하여, 기존 LTE(Long Term Evolution)-Advanced 등의 표준에서 고려되는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에서는 다수 개의 디지털 패스(Digital Path) 혹은 RF(Radio Frequency) chain을 보유하고 있다. 이러한 다수 개의 디지털 패스를 사용하여 MIMO 통신을 수행할 경우, 다이버시티 이득(diversity gain) 혹은 멀티플렉싱 이득(multiplexing gain) 등의 성능 이득을 획득할 수 있다. 하지마, 더 큰 이득을 얻기 위하여 디지털 패스의 수를 증가시킬 경우, 디지털 패스 간의 동기화, 비용, 운용 복잡도 등의 문제가 발생할 수 있다.
밀리미터파 대역 시스템에서는 경로 감쇄의 단점을 많은 수의 물리 안테나를 사용한 빔포밍 이득을 통해 상쇄시킬 수 있다. 하지만 기존 MIMO 시스템에서의 디지털 빔포밍 기법은 하나의 물리 안테나에 하나의 RF chain이 필요하므로 많은 수의 RF chain이 필요하다. 이는 비용, 운영의 복잡도 등의 문제를 발생시킨다. 따라서, 밀리미터파 대역에서 효율적인 통신을 하기 위해 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍을 동시에 사용하는 하이브리드(Hybrid) 빔포밍 시스템을 고려해볼 수 있다. 아날로그 빔포밍은 하나의 RF chain에 여러 개의 물리 안테나를 array로 연결하고, 페이즈 쉬프터(phase shifter)를 사용하여 좁은(narrow) 빔 형성이 가능하다. 디지털 빔포밍에 비해 아날로그 빔포밍은 빔의 샤프함(sharpness) 및 방향성 조절에 대한 유연함(flexibility)은 떨어지지만 디지털 패스의 수를 증가시키지 않음으로 구현 비용과 복잡도가 낮은 장점이 있다. 밀리미터파 대역에서 효율적으로 높은 통신 용량을 얻기 위하여 상기의 디지털 빔포밍과 아날로그 빔포밍의 장단점을 적절히 조합한 하이브리드 빔포밍 시스템을 고려해볼 수 있다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 방법을 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 복수의 빔은 셀에서 기지국이 지원하는 다수의 빔에 대응될 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다.
먼저, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 수신한다. PBCH는 시스템의 핵심적인 정보(예를 들어, 시스템 프레임 넘버, BRS 전송 주기 구성, ePBCH 전송 지시자 등)를 전송하기 위한 신호로서 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송될 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 수신한다. 이때, 단말은 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송되는 PSS를 사용하여 하향링크 전송에 대한 시간 동기화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 PSS, SSS 또는 ESS가 전송되는 제1 주파수 대역은 상기 BRS가 전송되는 제2 주파수 대역보다 작다. 즉, BRS는 광대역 채널을 기준으로 최적 빔에 대한 탐색이 가능하다는 장점을 가진다.
또한, BRS의 전송 주기는 복수의 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 복수의 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
단말은 상기 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 인접 최적 빔을 선택한다. 인접 최적 빔은 대표 최적 빔에 인접한다. 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정된다. 이는, 복수의 빔 각각에 대한 빔 인덱스가 상기 BRS를 기반으로 결정되기 때문이다. 이때, 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하므로, 빔 인덱스가 다른 빔은 서로 다른 방향을 지시하는 빔에 해당된다.
단말은 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋을 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋은 상기 대표 최적 빔에 대해 상기 인접 최적 빔의 공간상 위치에 따라 결정될 수 있다. 단말은 대표 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
또한, 단말은 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력(received power) 및 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력을 기준으로 상기 인접 최적 빔의 수신된 전력을 지시하는 오프셋을 더 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 마찬가지로, 단말은 대표 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 수신된 전력을 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 빔 상태 정보를 피드백하는 장치를 제안한다.
먼저 용어를 정리하면, 복수의 빔은 셀에서 기지국이 지원하는 다수의 빔에 대응될 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다.
상기 장치는 단말일 수 있다. 상기 장치는 무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부 및 상기 RF부에 연결되는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 먼저, 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 수신한다. PBCH는 시스템의 핵심적인 정보(예를 들어, 시스템 프레임 넘버, BRS 전송 주기 구성, ePBCH 전송 지시자 등)를 전송하기 위한 신호로서 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 수신한다. 이때, 단말은 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송되는 PSS를 사용하여 하향링크 전송에 대한 시간 동기화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 PSS, SSS 또는 ESS가 전송되는 제1 주파수 대역은 상기 BRS가 전송되는 제2 주파수 대역보다 작다. 즉, BRS는 광대역 채널을 기준으로 최적 빔에 대한 탐색이 가능하다는 장점을 가진다.
또한, BRS의 전송 주기는 복수의 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 복수의 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 인접 최적 빔을 선택한다. 인접 최적 빔은 대표 최적 빔에 인접한다. 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정된다. 이는, 복수의 빔 각각에 대한 빔 인덱스가 상기 BRS를 기반으로 결정되기 때문이다. 이때, 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하므로, 빔 인덱스가 다른 빔은 서로 다른 방향을 지시하는 빔에 해당된다.
상기 프로세서는 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋을 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋은 상기 대표 최적 빔에 대해 상기 인접 최적 빔의 공간상 위치에 따라 결정될 수 있다. 단말은 대표 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력(received power) 및 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력을 기준으로 상기 인접 최적 빔의 수신된 전력을 지시하는 오프셋을 더 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 마찬가지로, 단말은 대표 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 수신된 전력을 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
본 명세서는 단말이 다수의 최적 빔의 정보를 피드백하는 과정에서 최적 빔의 그룹핑을 통해 대표 최적 빔을 선택하고, 나머지 인접 최적 빔은 상기 대표 최적 빔의 오프셋 형태로 나타내어 빔 상태 정보를 피드백함으로써 전체적인 시스템 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
도 1은 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 2는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 4는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 싱글 빔을 나타낸 일례이다.
도 5는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 멀티 빔을 나타낸 일례이다.
도 6은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 빔포밍 기반 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동기 신호 및 BRS를 포함하는 동기화 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임의 자원 블록 상에서 BRS가 할당되는 패턴의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임 내에서 BRS가 전송되는 주기의 일례를 나타낸다.
도 10은 빔 주기 구성이 00일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 11은 빔 주기 구성이 01일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 12는 빔 주기 구성이 10일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 13은 빔 주기 구성이 11일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 및 수신된 전력의 일례를 나타낸다.
도 15는 본 명세서의 실시에에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 오프셋의 일례를 나타낸다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 피드백의 일례를 나타낸다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 오프셋의 다른 일례를 나타낸다.
도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 피드백의 다른 일례를 나타낸다.
도 19는 본 명세서의 실시예에 따른 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 20은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier-frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 통신 시스템에 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)는 E-UTRA를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA를 채용한다.
설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP LTE/LTE-A를 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 3GPP LTE에서 무선 프레임의 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 무선 프레임(radio frame)은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 하나의 서브프레임은 2개의 슬롯(slot)으로 구성된다. 무선 프레임 내 슬롯은 0부터 19까지 슬롯 번호가 매겨진다. 하나의 서브프레임이 전송되는 데 걸리는 시간을 TTI(transmission time interval)라 한다. TTI는 데이터 전송을 위한 스케줄링 단위라 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 무선 프레임의 길이는 10ms이고, 하나의 서브프레임의 길이는 1ms이고, 하나의 슬롯의 길이는 0.5ms 일 수 있다.
무선 프레임의 구조는 예시에 불과하고, 무선 프레임에 포함되는 서브프레임의 수 또는 서브프레임에 포함되는 슬롯의 수 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 2는 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드(resource grid)를 나타낸 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상향링크 슬롯은 시간 영역(time domain)에서 복수의 SC-FDMA 심벌을 포함하고, 주파수 영역(frequency domain)에서 Nul 자원블록(Resource Block, RB)을 포함한다. SC-FDMA 심벌은 하나의 심벌 구간(symbol period)을 표현하기 위한 것으로, 시스템에 따라 OFDMA 심벌 또는 심벌 구간이라고 할 수 있다. 자원블록은 자원 할당 단위로 주파수 영역에서 복수의 부반송파를 포함한다. 상향링크 슬롯에 포함되는 자원블록의 수 Nul은 셀에서 설정되는 상향링크 전송 대역폭(bandwidth)에 종속한다. 상향링크 전송 대역폭은 시스템 정보(system information)이다. 단말은 시스템 정보를 획득하여 Nul을 알 수 있다.
자원 그리드 상의 각 요소(element)를 자원요소(resource element)라 한다. 자원 그리드 상의 자원요소는 슬롯 내 인덱스 쌍(pair) (k, ℓ)에 의해 식별될 수 있다. 여기서, k(k=0,...,Nul×12-1)는 주파수 영역 내 부반송파 인덱스이고, ℓ(ℓ=0,...,6)은 시간 영역 내 SC-FDMA 심벌 인덱스이다.
여기서, 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7 SC-FDMA 심벌, 주파수 영역에서 12 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함하는 것을 예시적으로 기술하나, 자원블록 내 부반송파의 수와 SC-FDMA 심벌의 수는 이에 제한되는 것은 아니다. 자원블록이 포함하는 SC-FDMA 심벌의 수 또는 부반송파의 수는 다양하게 변경될 수 있다. SC-FDMA 심벌의 수는 CP(cyclic prefix)의 길이에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 노멀(normal) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 7이고, 확장된(extended) CP의 경우 SC-FDMA 심벌의 수는 6이다.
도 2의 3GPP LTE에서 하나의 상향링크 슬롯에 대한 자원 그리드는 하향링크 슬롯에 대한 자원 그리드에도 적용될 수 있다. 다만, 하향링크 슬롯은 시간 영역에서 복수의 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심벌을 포함한다.
도 3은 3GPP LTE에서 하향링크 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 하향링크 서브프레임은 2개의 연속적인(contiguous) 슬롯을 포함한다. 하향링크 서브프레임 내의 제1 슬롯의 앞선 최대 3 OFDM 심벌들이 PDCCH(physical downlink control channel)가 할당되는 제어영역(control region)이고, 나머지 OFDM 심벌들은 PDSCH(physical downlink shared channel)가 할당되는 데이터 영역(data region)이 된다. 제어영역에는 PDCCH 이외에도 PCFICH(physical control format indicator channel), PHICH(physical hybrid-ARQ indicator channel) 등의 제어채널이 할당될 수 있다. 여기서, 제어영역이 3 OFDM 심벌을 포함하는 것은 예시에 불과하다. 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수는 PCFICH를 통해 알 수 있다. PHICH는 상향링크 데이터 전송의 응답으로 HARQ(hybrid automatic repeat request) ACK(acknowledgement)/NACK(not-acknowledgement) 정보를 나른다.
PDCCH는 PDSCH 상의 하향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 하향링크 그랜트를 나를 수 있다. 단말은 PDCCH를 통해 전송되는 제어정보를 디코딩하여 PDSCH를 통해 전송되는 하향링크 사용자 데이터를 읽을 수 있다. 또한, PDCCH는 단말에게 PUSCH(physical uplink shared channel) 스케줄링을 위해 사용되는 제어정보를 나를 수 있다. PUSCH 스케줄링을 위해 사용되는 제어정보는 상향링크 전송의 자원 할당을 알려주는 상향링크 그랜트이다.
제어영역은 복수의 CCE(control channel elements)들의 집합으로 구성된다. PDCCH는 하나 또는 몇몇 연속적인 CCE의 집단(aggregation) 상으로 전송된다. CCE는 복수의 자원요소 그룹(resource element group)에 대응된다. 자원요소 그룹은 자원요소로의 제어채널 맵핑을 정의하기 위해 사용된다. 하향링크 서브프레임에서 CCE의 총 수가 Ncce라면, CCE는 0부터 Ncce,k-1까지 CCE 인덱스가 매겨진다. 서브프레임마다 서브프레임 내 제어영역이 포함하는 OFDM 심벌의 수가 변할 수 있기 때문에, 서브프레임 내 CCE의 총 수 역시 서브프레임마다 변할 수 있다.
이하에서는 빔포밍(beamforming) 기술에 대해 설명한다.
빔포밍은 송신단에서 수행되는 송신 빔포밍 및 수신단에서 수행되는 수신 빔포밍으로 구분될 수 있다. 상기 송신 빔포밍은 일반적으로 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 특정한 방향으로 집중시켜 지향성(direcivity)을 증대시킨다. 이때, 다수의 안테나들이 집합된 형태는 안테나 어레이(antenna array)라 지칭되고, 상기 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘레먼트(array element)라 지칭될 수 있다. 상기 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 송신 빔포밍을 사용하면 신호의 지향성이 증대되고 이를 통해 상기 신호의 전송 거리 또한 증가한다. 또한, 지향되는 방향 이외의 다른 방향으로는 신호가 거의 전송되지 않으므로, 수신단에서는 다른 수신단에 대한 신호 간섭이 크게 감소된다.
상기 수신단은 수신 안테나 어레이를 이용하여 수신 신호에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다. 상기 수신 빔포밍은 전파의 수신을 특정 방향으로 집중시켜 상기 특정 방향으로 수신되는 수신 신호의 감도를 증가시키고, 상기 특정 방향 이외의 방향에서 들어오는 신호는 수신 신호에서 배제함으로써 간섭 신호를 차단하는 이득을 제공한다.
도 4는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 싱글 빔을 나타낸 일례이다.
도 4를 참조하면, 2개의 서브 어레이(sub-array)를 포함하는 하나의 안테나 어레이를 이용하여 1개의 RF(Radio Frequency) 빔(싱글 빔, single beam)을 정의하고 있다. 이때, 하나의 서브 어레이는 8(H)*8(V)*2(P) 안테나(P는 Xpol을 나타낸다)로 구성되고 2개의 RF chain을 갖는다. 또한, 상기 1개의 RF 빔의 너비(width)는 15'(H)*15'(V)이다.
도 5는 안테나 어레이 기반 안테나 구조 및 멀티 빔을 나타낸 일례이다.
도 5를 참조하면, 각 RF chain 별로 서로 다른 방향을 갖는 RF 빔(멀티 빔, multi beam)을 정의하고 있다. 이 경우, 각 RF chain에 따른 4개의 빔은 서로 다른 지역을 커버할 수 있다.
상기 싱글 빔 또는 멀티 빔을 이용하여 빔 스캐닝을 하는 경우, 아래의 표 1과 같은 장단점이 있다.
싱글 빔 멀티 빔
장점 높은 빔 이득(Higher beam gain) 빠른 빔 스캐닝(Faster beam scanning)
단점 느린 빔 스캐닝(Slower beam scanning) 낮은 빔 이득(Lower beam gain)
이하에서는 단일 사용자 혹은 다중 사용자에게 다수의 신호를 송신하는 환경에서 단말이 유효 채널에 대해 보다 정확한 채널 관련 정보를 기지국에게 피드백하기 위한 방법 및 장치를 제안한다.
도 6은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 하이브리드 빔포밍 기반 시스템의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 하이브리드 빔포밍 기반 시스템(600)은 일례로, 송신기(610)와 수신기(620)를 포함하여 구성된다. 상기 송신기(610)는 각각 MIMO 채널을 형성하기 위해서 미리 결정된 개수의 안테나 어레이(616)를 구비한다. 설명의 편의상, 상기 안테나 어레이 (616-1, 616-2,..., 616-n)가 총 n개 구비된 경우를 가정한다. 상기 안테나 어레이(616-1, 616-2,..., 616-n) 각각은 미리 결정된 수의 안테나 원소들로 구성된다. 여기서는, 각각의 안테나 어레이를 구성하는 안테나 원소들의 수가 동일한 경우를 예시하고 있으나, 안테나 어레이 별로 상이한 수의 안테나 원소들로 구성될 수도 있다. 상기 수신기(620) 역시 송신기(610)의 안테나 어레이와 동일하게 구성되는 안테나 어레이(622-1, 622-2,..., 622-m)를 구비할 수 있다. 여기서는, 일례로, 수신기(620)의 안테나 어레이(622)의 총 수를 m인 경우로 가정하였다. 상기 m과 n은 각각 1 이상의 자연수로써, 실시예에 따라 서로 동일한 값으로 설정될 수도 상이한 값으로 설정될 수도 있다.
상기 송신기(610)는 전송할 신호에 대해 부호화 및 프리코딩하기 위한 MIMO 인코더(encoder, 612)와 기저대역 프리코더(precoder, 614)를 구비하고, 상기 수신기(620)는 상기 안테나 어레이(622)를 통해서 수신되는 신호를 컴바이닝하고 복호하기 위한 기저대역 컴바이너(combiner, 624) 및 MIMO 디코더(decoder, 626)를 구비한 경우를 도시하고 있다. 상기 송신기(610) 및 수신기(620) 각각은 설명의 편의상 개략적인 구성들을 포함하고 있는 형태로 도시되어 있는 것으로, 본 명세서의 실시예에 따라 보다 세부적인 구성들로 구체화될 수 있다.
상기한 바와 같은 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템에서 송신기는 다중 사용자 혹은 단일 사용자에게 다수의 신호를 송신(이하, '멀티플렉스 전송'이라 칭함)하는 경우, 해당 수신기를 통해서 피드백(feedback)받은 채널 관련 정보를 다양한 목적으로 활용할 수 있다. 대표적인 예로, 송신기는 멀티플렉싱 전송시 상기한 채널 관련 정보를 기반으로 하는 프리코딩(Precoding) 방식을 적용함에 따라 다중 안테나를 가진 단일 사용자의 신호 간 간섭, 혹은 다중 사용자 간의 간섭을 감소시킴으로써 시스템 전송 용량을 증가시킬 수 있다.
상기 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템에서 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing; FDD)을 사용하는 경우를 가정한다. 이 경우, 수신기는 송신기로부터 기준 신호(reference signal)를 수신하면, 수신한 기준 신호를 이용하여 상기 송신기 및 수신기 사이의 채널 정보를 추정할 수 있다. 그리고, 상기 추정된 채널 정보를 상기 송신기에게 피드백한다. 예를 들어, LTE-Advanced 시스템의 경우, 상기 추정된 채널 정보의 피드백을 PMI(Precoding Matrix Indicator) 피드백이라 칭한다. 그리고, 수신기로부터 피드백받은 PMI는 송신기가 수신기에 대한 프리코딩 매트릭스 형성 시 사용된다. 구체적으로 송신기 및 수신기는 프리코딩 매트릭스를 미리 저장하고, 상기 PMI는 상기 프리코딩 매트릭스 중 하나를 지시한다.
또한, 수신기가 송신기에게 CQI(Channel Quality Indicator) 등을 더 전송하고, 이를 기반으로, 송신기가 스케줄링, MCS(Modulation and Coding Scheme) 선정 등에 사용되도록 할 수 있다.
상기 하이브리드 빔포밍 기반 시스템(600)이 밀리미터파 대역에서 동작할 경우, 높은 주파수 대역으로 인해 매우 작은 안테나 폼 팩터(antenna form factor)를 가지게 된다. 그러므로, 다수 개의 어레이(array) 안테나들을 이용한 빔포밍 시스템의 구성이 매우 용이하게 된다. 이러한 밀리미터파 대역에서의 빔포밍은, 각 어레이 안테나 원소에 서로 다른 위상천이 값을 적용함으로써 원하는 방향으로 빔 방향을 변경하여 전송할 수 있다. 그리고, 밀리미터파 대역에서의 높은 패스 로스(pathloss)를 보상하기 위하여 각 안테나 원소가 좁은 빔폭을 갖도록 배치할 수 있다.
이에 따라, 도 6에 도시한 바와 같은 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)은 안테나 어레이를 사용하여 빔을 형성한다는 점에서 기존의 MIMO 시스템 대비 차이점을 갖는다.
구체적으로, 다중 사용자들에 대한 상기 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템을 구성할 경우, 구비한 안테나 어레이의 개수를 증가시킴에 따라 각 안테나 어레이의 빔이 샤프(sharp)할수록, 해당 안테나에 대한 유효 채널 이득(gain) 값의 차이가 크게 나타난다. 예를 들어, 단일 빔이 하나의 사용자만을 위한 신호를 전송하는 BDMA(Beam Division Multiple Access) 형태의 통신을 가정하면, 상기 단일 빔에 대응하는 안테나에 대한 유효 채널의 이득값이 나머지 안테나들에 비해 매우 높은 값을 가지며, 상기 나머지 안테나들 각각에 대한 유효 채널의 이득값은 '0'에 가까운 값을 갖게 될 수 있다.
한편, 기존의 무선 통신 표준들 중 일례로, LTE-Advanced에서는 PMI 피드백을 위해 유니터리(unitary) 행렬을 기반으로 하는 코드북(code book)을 사용한다. 유니터리 행렬은 채널 이득의 편차가 크지 않고 유니폼(uniform)한 특성을 갖는다.
또한, 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)에서 단말은 BRS(Beam Reference Signal)를 사용하여 물리적인 안테나가 형성하는 빔에 대응하는 아날로그 빔(analog beam)을 선택하고, 코드북을 사용하여 가장 좋은 디지털 빔(digital beam)을 선택한다. 디지털 빔은 디지털 프리코더(digital precoder)에 대응될 수 있다. 단말은 선택한 아날로그 빔과 디지털 빔을 기지국으로 피드백하고, 기지국은 아날로그 빔과 디지털 빔을 사용하여 단말에게 빔 포밍을 수행할 수 있다. 아날로그 빔은 개략적(rough)이고, 빔 폭이 넓고(wide), 느리게 변한다(slow variation). 디지털 빔은 정확하고(precise), 빔 폭이 좁고(narrow), 빠르게 변한다(fast variation). 따라서, 하이브리드 빔포밍 기반 통신 시스템(600)에서는 샤프(sharp)한 최종 빔을 얻을 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는 하이브리 빔포밍 기반 시스템에서 아날로그 빔과 디지털 빔에 대한 빔 상태 정보(beam state information)를 기지국으로 피드백하는 방안을 제안한다. 본 명세서는 단말이 피드백 비트 수를 유연하게 운용하여 전체 시스템의 오버헤드를 감소시키는 것을 목적으로 하고 있다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 동기 신호 및 BRS를 포함하는 동기화 서브프레임의 구조의 예를 나타낸다.
CSI(Channel State Indicator)-RS(Reference Signal)와 같은 기준 신호(Reference Signal)는 기지국에서 지원하는 다수 개의 빔에 대해 시 분할 다중화(Time Division Multiplexing; TDM) 방식, 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing; FDM) 방식 또는 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing; CDM) 방식으로 구분되어 전송된다. CSI-RS는 각 안테나 포트에 대한 빔의 방사 각도가 120도 정도로 넓다. 다만, 본 명세서에의 실시예에서 적용될 수 있는 BRS(Beam Reference Signal)는 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하기 위한 기준 신호이다. BRS는 CSI-RS에 비해 빔의 방사 각도가 작아 샤프(sharp)한 빔에 대해 적용될 수 있다. 또한, BRS는 하나의 심벌에서 안테나 포트 별로 FDM 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송될 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌마다 하나의 안테나 포트는 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 즉, BRS는 도 7과 같이, 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서만 전송될 수 있다.
상기 BRS를 전송하는 서브프레임을 동기화 서브프레임(Synchronization subframe)이라 할 수 있다. 상기 동기화 서브프레임은 12개 또는 14개의 심벌을 가지고 있고 5ms마다 하나의 동기화 서브프레임이 전송되는 전송 주기에 따라 전송될 수 있다. 여기서는, 동기화 서브프레임이 노멀 CP인 경우를 고려하여 14개의 심벌(2개의 슬롯)을 가지고 있다고 가정한다. 상기 심벌은 OFDM 심벌에 대응할 수 있다.
단말은 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 및/또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 사용하여 하향링크 동기를 획득한 후 BRS를 사용하여 최적 빔을 선택한다. 도 7을 참조하면, PSS, SSS 및/또는 ESS와 같은 동기 신호는 중심 주파수를 기준으로 비교적 작은 대역을 점유한다. 반면, BRS는 기지국의 전체 시스템 대역을 점유하고 있어 광대역 채널을 기준으로 최적 빔에 대한 탐색이 가능하다는 장점을 가진다.
또한, PSS, SSS 및/또는 ESS는 하나의 심벌 안에서 FDM 방식으로 다중화되어 있다. 또한, BRS도 상기 PSS, SSS 및/또는 ESS와 같은 동기 신호와 하나의 심벌 안에서 FDM 방식으로 다중화되어 있다. 밀리미터파 대역의 경우 샤프한 빔을 사용하므로 빔 방사 각도가 120도인 영역을 다 커버하기 위해서는 도 7과 같은 동기화 서브프레임을 사용할 수 있다. 동기화 서브프레임은 14개의 PSS로 이루어져 있고, 14개의 PSS는 서로 다른 방향을 가르키고 있다. 단말은 상기 14개의 PSS 중 수신된 전력(received power)이 가장 강한 PSS와 시간 동기가 이루어진다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임의 자원 블록 상에서 BRS가 할당되는 패턴의 일례를 나타낸다.
도 8은 기지국이 8개의 안테나 포트를 가지는 경우 자원 블록 내의 BRS 할당 패턴의 일례를 나타낸다. 하나의 자원블록은 시간 영역에서 7개의 OFDM 심벌과 주파수 영역에서 12개의 부반송파로 구성되는 7×12 자원요소를 포함할 수 있다. 이때, 12개의 부반송파 중 8개의 부반송파에는 8개의 안테나 포트(안테나 포트 0부터 안테나 포트 7까지)에 대한 BRS가 할당될 수 있고, 나머지 4개의 부반송파에는 PBCH(Physical Broadcast Channel)가 할당될 수 있다. PBCH는 시스템의 핵심적인 정보(예를 들어, 시스템 프레임 넘버, BRS 전송 주기 구성, ePBCH 전송 지시자 등)를 전송하기 위한 신호로서 40ms의 주기마다 전송될 수 있다. 또한, PBCH는 도 8과 같이, BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송될 수 있다.
도 8을 참조하면, BRS는 하나의 심벌에서 안테나 포트 별로 FDM 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송될 수 있다. 즉, BRS는 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다.
도 8을 참조하면, 자원 블록의 각 심벌에서 맨 위를 기준으로 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당된다. 도 8에 도시하지는 않았으나, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당된다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당된다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당된다. 다만, 도 8은 설명의 편의를 위해 특정 안테나 포트에 대한 BRS가 자원 블록 내의 동일한 부반송파에 할당되는 일례를 도시한 것일 뿐, 항상 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 특정 안테나 포트에 대한 BRS는 각 심벌에서 서로 다른 부반송파에 할당될 수도 있다. 예를 들어, 안테나 포트 0에 대한 BRS는 첫 번째 심벌에서는 첫 번째 부반송파에 할당되나 두 번째 심벌에서는 두 번째 부반송파에도 할당될 수 있다.
도 8에서 자원 블록 내 자원 요소(RE)에 쓰여있는 0~55의 숫자는 빔 인덱스(beam index)를 나타낸다. 빔 인덱스는 복수의 빔 각각에 대해 인덱스를 붙인 것이다. 여기서, 복수의 빔은 셀에서 기지국이 지원하는 빔에 대응될 수 있다. 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하므로, 빔 인덱스가 다른 빔은 서로 다른 방향을 지시하는 빔에 해당된다. 복수의 빔 및 빔 인덱스에 대해서는 도 10 내지 도 13에서 후술한다.
도 8을 참조하면, 자원 블록 내 각 심벌에 대해 하나의 안테나 포트는 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 상술한 바와 같이 안테나 포트에 대한 BRS의 위치 또한 각 심벌마다 달라질 수 있으므로 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑도 다양하게 수행될 수 있다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따른 동기화 서브프레임 내에서 BRS가 전송되는 주기의 일례를 나타낸다.
BRS의 전송 주기는 기지국의 빔의 전체 커버리지, 기지국의 빔 개수, 기지국의 안테나 포트의 개수에 따라 결정될 수 있다. BRS는 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, BRS가 동기화 서브프레임 내에서 전송되는 주기를 빔 주기(beam period)라고 정의한다. 도 9 및 아래의 표 2는 빔 주기의 일례를 나타낸다.
빔 주기 구성(Beam period configuration) 동기화 서브프레임의 개수 빔 주기 빔 스캐닝의 최대 개수
00 1/2개의 동기화 서브프레임 5ms or <5ms Np*Nsym
01 1개의 동기화 서브프레임 5ms 2*Np*Nsym
10 2개의 동기화 서브프레임 10ms 4*Np*Nsym
11 4개의 동기화 서브프레임 20ms 8*Np*Nsym
상기 표 2에서 Np는 BRS의 안테나 포트의 개수이고, Nsym은 한 슬롯 내 OFDM 심벌의 수이다.
발명의 이해를 돕기 위해, 상기 표 2의 빔 주기 구성에 따른 기지국의 빔의 방사 패턴과 빔 주기에 따른 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례들을 도 10 내지 도 13에서 도시한다. 여기서는, Np=8(안테나 포트 8개), Nsym=7(1개의 슬롯은 7개의 심벌)인 것을 가정한다. 다만, 설명의 편의를 위해 도 10 내지 도 13에서는 동기화 서브프레임 내에 PBCH는 생략하고 BRS에 대해서만 도시하고 있다.
도 10은 빔 주기 구성이 00일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 00이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 56개이다(Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 56개가 될 수 있다. 따라서, 도 10과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~55까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 5ms(또는 5ms 이하)가 되고, 1/2개의 동기화 서브프레임(즉, 1개의 슬롯)에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 10을 참조하면, BRS가 5ms마다 동기화 서브프레임의 1개의 슬롯 내에서 전송되고, 이때, 동기화 서브프레임의 1개의 슬롯 내에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 11은 빔 주기 구성이 01일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 01이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 112개이다(2*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 112개가 될 수 있다. 따라서, 도 11과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~111까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 5ms가 되고, 1개의 동기화 서브프레임(즉, 2개의 슬롯)에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 11을 참조하면, BRS가 5ms마다 1개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 12는 빔 주기 구성이 10일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 10이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 224개이다(4*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 224개가 될 수 있다. 따라서, 도 12와 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~223까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 10ms가 되고, 2개의 동기화 서브프레임에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 12를 참조하면, BRS가 10ms마다 2개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 112~167인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 168~223인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
도 13은 빔 주기 구성이 11일 때 빔의 방사 패턴 및 동기화 서브프레임 내 BRS 배치의 일례를 나타낸다.
표 2에 따른 빔 주기 구성이 11이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 총 448개이다(8*Np*Nsym). 즉, 셀에서 기지국이 지원하는 복수의 빔은 448개가 될 수 있다. 따라서, 도 13과 같이, 기지국의 복수의 빔에 대한 빔 인덱스는 0~447까지 붙여질 수 있다. 이때, 빔 주기는 20ms가 되고, 4개의 동기화 서브프레임에서 BRS가 전송될 수 있다.
도 13을 참조하면, BRS가 20ms마다 4개의 동기화 서브프레임 내에서 전송되고, 이때, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 0~55인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 첫 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 56~111인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 112~167인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 두 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 168~223인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 세 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 224~279인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 세 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 280~335인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다. 그리고, 네 번째 동기화 서브프레임 내 제1 슬롯에서는 빔 인덱스가 336~391인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있고, 네 번째 동기화 서브프레임 내 제2 슬롯에서는 빔 인덱스가 392~447인 빔에 대한 BRS가 전송될 수 있다.
본 명세서에서 단말은 BRS를 사용하여 각 안테나 포트에서 각각의 아날로그 빔을 측정하고, 이에 대한 빔 상태 정보(beam state information)을 기지국에게 전송하기 위해 빔 인덱스(Beam Index; BI)와 수신된 전력(Received Power; RP)를 사용한다.
예를 들어, 상기 표 2에서 빔 주기 구성이 11이면, 최대 빔 스캐닝의 개수는 448개가 될 수 있다. 따라서, 총 448개의 빔 중 선택된 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해서는 총 9비트가 사용된다. 이때, 빔 인덱스는 빔 주기, 안테나 포트의 번호, OFDM 심벌의 번호에 대한 정보를 포함한다. 또한, 단말은 BRS를 사용하여 빔의 수신된 전력 값을 측정할 수 있다. 이를 기지국으로 피드백하기 위해서 아래의 표 3을 이용하여 측정된 값으로부터 BRSRP(BRS Received Power) 인덱스를 도출할 수 있다. BRSRP 인덱스를 피드백하기 위해서는 총 7비트가 사용될 수 있다.
BRSRP 인덱스 값
0 < -140 dBm
1 -140 dBm < ~ < -139 dBm
... ...
97 > -44 dBm
이때, 기지국에서 공간 다중화(spatial multiplexing)을 위해 M개의 최적 빔을 사용한다고 가정한다면, 빔 인덱스 및 BRSRP 인덱스를 피드백 하기 위해 필요한 총 비트 수는 16*M 비트이다. 빔 인덱스를 피드백하기 위한 9비트와 BRSRP 인덱스를 피드백하기 위한 7비트를 그대로 사용하는 것이어서 단말이 빔 상태 정보를 피드백할 때 다소 높은 오버헤드가 있을 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 본 명세서에서는 이러한 단말의 빔 상태 정보를 피드백할 때 발생하는 오버헤드를 낮추기 위한 기법을 제안한다.
먼저, 단말은 기지국으로부터 기지국이 지원하는 복수의 빔에 대한 BRS를 수신한다. 즉, 단말은 앞서 기술한 도 7 내지 도 13를 통해 예시된 BRS 패턴 정보를 먼저 알아야 한다.
다음으로, 단말은 상기 BRS를 사용하여 M개의 최적 빔을 선택한다. 이러한 최적 빔은 대표 최적 빔과 상기 대표 최적 빔에 인접하는 인접 최적 빔을 포함한다. 즉, 단말은 M개의 최적 빔을 그룹핑(grouping)하여 대표 최적 빔을 선택한다. 먼저, M개의 최적 빔 중에서 수신된 전력이 가장 좋은 빔을 첫 번째 대표 최적 빔으로 선택한다. 그 다음 첫 번째 대표 최적 빔에서 빔 인덱스 지도(BI map) 공간 상으로 인접한 인접 최적 빔을 선택한다. 이때, BI map은 1차원 혹은 2차원 등으로 다양하게 설정할 수 있다. 그리고, M개의 최적 빔 중 첫 번째 대표 최적 빔과 인접 최적 빔을 선택한 후 나머지 빔 중 수신된 전력이 가장 좋은 빔을 두 번째 대표 최적 빔으로 선택한다. 마찬가지로 두 번째 대표 최적 빔에서 BI map 공간 상으로 인접한 인접 최적 빔을 선택한다. 이를 통해 M개의 최적 빔을 N개의 대표 최적 빔과 상기 선택된 대표 최적 빔의 인접한 최적 빔으로 그룹핑할 수 있다.
다음으로, 단말은 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 오프셋(offset) 형태로 지시함으로써, M개의 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백할 수 있다.
인접 최적 빔의 인덱스를 오프셋 형태로 지시하는 것은 다음과 같은 이유를 들 수 있다. 밀리미터파 대역(채널)에서 아날로그 빔은 큰 스케일 파라미터(large scale parameter)에 영향을 크게 받기 때문에 빔 간에 상관관계(correlation)이 높으며, 이에 따라 특정 빔이 가장 높은 수신된 전력(RP)을 가진다면 특정 빔의 인접 빔들 또한 높은 수신된 전력(RP)를 가질 가능성이 높다. 따라서, 기지국에서 각각의 빔 방향을 BI map과 상관관계가 높게 설정한다면, 대표 최적 빔의 개수 N은 전체 최적 빔의 개수 M보다 작을 확률이 매우 높다. 자세한 내용은 이하의 실시예에서 설명하고 본 명세서에서는 각각의 안테나 포트가 서로 다른 방향의 빔을 사용한다고 가정한다.
도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 및 수신된 전력의 일례를 나타낸다.
일례로, 간단한 설명을 위해 총 448개의 빔 인덱스가 주어짐을 가정한다. 도 14는 총 448개의 빔 인덱스 중 16개의 빔 인덱스에 대한 수신된 전력(RP)를 나타내고 있다. 나머지 빔 인덱스에 대한 수신된 전력 값은 모두 5 dB 이하라고 가정한다. 단말이 5개의 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 피드백하려고 한다면, 단말은 수신된 전력이 가장 높은 빔 인덱스 [4 5 6 14 15]를 선택한다. 이때 대표 최적 빔은 6과 15이다(M=5, N=2). 오프셋으로 2비트를 할당하여 빔 인덱스를 [-2 -1 +1 +2]로 설정한다면, 최적 빔의 빔 인덱스는 [6 -1 -2 15 -1]로 피드백 가능하다. 인접 최적 빔 5, 6, 15는 오프셋 형식으로 나타낸 것이다. 따라서, 빔 인덱스 피드백을 위해 총 9*2+2*3 = 24비트가 요구된다. 즉, 2개의 대표 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 피드백하는데는 9*2 = 18비트가 요구되고, 3개의 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 오프셋 형식으로 피드백 하는데는 2*3 = 6비트가 요구된다.
도 15는 본 명세서의 실시에에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 오프셋의 일례를 나타낸다. 도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 피드백의 일례를 나타낸다.
다른 예로, 기지국과 단말은 도 16과 같이 각각의 빔 인덱스에 대해 공간상의 위치에 대한 정보를 공유하고 있다고 가정한다. 또한, 기지국과 단말은 도 15와 같이 오프셋에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 상대적 위치에 대한 정보도 공유하고 있다고 가정한다. 이때, 도 15와 같이 빔 인덱스가 1인 대표 최적 빔에 대해 인접 최적 빔은 #1~#6으로 공간상 위치에 따라 오프셋 형태로 표시가 가능하다. 도 15와 같이 6가지 오프셋 형태로 오프셋 인덱스(offset index)를 나타내기 위해서는 3비트가 요구된다.
도 16에 따르면, M=6, N=2일 때, 최적 빔의 빔 인덱스는 [6, 8, 10, 15, 17, 19]이고, 선택된 대표 최적 빔의 빔 인덱스는 6과 17이다. 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 오프셋 형태로 나타내어 단말은 [6 #4 #5 17 #5 #6]와 같이 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백할 수 있다. 따라서, 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해 총 9*2+3*4 = 30비트가 요구된다. 즉, 2개의 대표 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 피드백하는데는 9*2 = 18비트가 요구되고, 4개의 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 오프셋 형식으로 피드백 하는데는 3*4 = 12비트가 요구된다. 반면 기존에 오프셋 형식을 사용하지 않은 기법으로는 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해 총 9*6 = 54비트가 요구된다. 따라서, 상기 제안된 기법은 기존 기법에 비해 6*(M-N) 비트만큼 빔 인덱스 피드백에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다. 도 15 및 도 16에 따른 실시예는 도 14에 따른 실시예에 비해 실제 기지국의 빔 각도를 빔 인덱스에 적절히 맵핑할 경우 대표 최적 빔의 그룹핑을 더 효율적으로 수행할 수 있어서 피드백 오버헤드를 더 낮출 수 있다. 그러나, 도 15 및 도 16에 따른 실시예는 기지국과 단말이 이러한 빔 인덱스 맵핑 정보를 공유해야하므로 이로 인한 오버헤드는 존재할 수 있다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 오프셋의 다른 일례를 나타낸다. 도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 대표 최적 빔을 사용한 빔 인덱스 피드백의 다른 일례를 나타낸다.
또 다른 예로, 도 17은 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 정방형의 오프셋 형태로 나타낼 수 있음을 보여준다. 이때 오프셋은 x축 방향(+1, 0, -1)과 y축 방향(+1, 0, -1)으로 총 8가지 오프셋(#1~#8)이 존재하며, 이로 인한 오프셋 인덱스는 4비트가 요구된다. 본 명세서에서는 오프셋 인덱스를 위한 비트 할당 수는 상기 값으로 한정하지 않으며 임의 값으로 설정될 수 있다. 도 17 및 도 18에 따른 실시예에서도 기지국과 단말은 오프셋에 따른 대표 최적 빔에 대한 인접 최적 빔의 상대적 위치에 대한 정보도 공유하고 있다고 가정한다.
도 17의 오프셋을 사용하여 빔 인덱스를 피드백하는 방법에 대한 구체적인 실시예를 설명한다. 도 18과 같이, M=7, N=2일 때, 최적 빔의 빔 인덱스는 1, 2, 6, 13, 14, 15, 25이고, 선택된 대표 최적 빔의 빔 인덱스는 13과 25이다. 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 오프셋 형태로 나타내어 단말은 [13 #1 #2 25 #5 #6 #7]와 같이 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백할 수 있다.
따라서, 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해 총 9*2+4*5 = 38비트가 요구된다. 즉, 2개의 대표 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 피드백하는데는 9*2 = 18비트가 요구되고, 5개의 인접 최적 빔에 대한 빔 인덱스를 오프셋 형식으로 피드백 하는데는 4*5 = 20비트가 요구된다. 반면 기존에 오프셋 형식을 사용하지 않은 기법으로는 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 피드백하기 위해 총 9*7 = 63비트가 요구된다. 따라서, 상기 제안된 기법은 기존 기법에 비해 5*(M-N) 비트만큼 빔 인덱스 피드백에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다.
다음으로, 단말은 대표 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 기준으로 인접 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 오프셋(offset) 형태로 지시함으로써, M개의 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 피드백할 수 있다.
즉, 앞서 상술한 것과 같이 단말이 M개의 최적 빔으로 그룹핑한 것을 사용하여 BRSRP의 피드백에 대한 오버헤드를 줄이는 것을 목적으로 한다.
먼저, BRSRP의 오프셋 인덱스의 일례를 아래의 표 4에서 기술한다.
BRSRP 오프셋 인덱스 값
0 < RSRPso
1 < RSRPso + 2 dBm
... ...
7 < RSRPso + 14 dBm
상기 RSRPso는 대표 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 나타낸다. 또한, 상기 BRSRP 오프셋 인덱스는 총 8개로 3비트가 요구되고 레졸루션(resolution)은 2 dBm로 설정하였으나 상기 값들로 한정되지는 않으며 BRSRP 오프셋 인덱스를 위한 할당 비트 수와 레졸루션은 임의의 값으로 설정될 수 있다.
상기 BRSRP 오프셋 인덱스를 사용하여 대표 최적 빔이 하나이고, 총 8개의 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 피드백하는 실시예는 아래 표 5와 같다.
최적 빔 피드백 정보 BRSRP 피드백 비트
#1(대표 최적 빔) RSRPso 7 비트
#2 1(BRSRP 오프셋 인덱스) 3 비트
... ... ...
#M 3(BRSRP 오프셋 인덱스) 3 비트
따라서, 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 수신된 전력을 피드백하기 위해 총 7+3*(8-1) = 28비트가 요구된다. 반면 기존에 오프셋 형식을 사용하지 않은 기법으로는 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 수신된 전력을 피드백하기 위해 총 7*8 = 56비트가 요구된다. 따라서, 상기 제안된 기법은 기존 기법에 비해 4*(M-N) 비트만큼 수신된 전력의 피드백에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다.
상기 BRSRP 오프셋 인덱스를 사용하여 대표 최적 빔이 두 개이고, 총 8개의 최적 빔의 수신된 전력(RP)을 피드백하는 실시예는 아래 표 6과 같다.
최적 빔 피드백 정보 BRSRP 피드백 비트
#1(첫 번째 대표 최적 빔) RSRP1 so 7 비트
#2 1(BRSRP 오프셋 인덱스) 3 비트
... ... ...
#5(두 번째 대표 최적 빔) RSRP2 so 7 비트
#6 2(BRSRP 오프셋 인덱스) 3 비트
... ... ...
따라서, 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 수신된 전력을 피드백하기 위해 총 7*2+3*(8-2) = 32비트가 요구된다. 반면 기존에 오프셋 형식을 사용하지 않은 기법으로는 대표 최적 빔과 인접 최적 빔의 수신된 전력을 피드백하기 위해 총 7*8 = 56비트가 요구된다. 따라서, 상기 제안된 기법은 기존 기법에 비해 4*(M-N) 비트만큼 수신된 전력의 피드백에 대한 오버헤드를 줄일 수 있다.
즉, 상기의 BRSRP 오프셋 인덱스를 사용하여 대표 최적 빔이 N개이고, 총 M개의 최적 빔의 수신된 전력을 피드백하는 경우, 총 7*N+7*(M-N) 비트의 오버헤드가 필요하다. 대표 최적 빔의 개수가 적을수록 기존 기법에 비해 제안하는 수신된 전력의 피드백에 대한 오버헤드의 감소 이득이 커지게 된다.
도 19는 본 명세서의 실시예에 따른 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
먼저 용어를 정리하면, 복수의 빔은 셀에서 기지국이 지원하는 다수의 빔에 대응될 수 있다. 적어도 하나의 서브프레임은 동기화 서브프레임에 대응될 수 있다.
먼저, 단계 S1910에서, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신한다. 즉, BRS는 각 심벌 상에서 안테나 포트 별로 서로 다른 자원 요소(RE)에서 전송될 수 있다. 예를 들어, 각 심벌에서 첫 번째 부반송에는 안테나 포트 0에 대한 BRS가 할당되고, 두 번째 부반송파에는 안테나 포트 1에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 또한, 세 번째 부반송파에는 안테나 포트 2에 대한 BRS가 할당되고, 네 번째 부반송파에는 안테나 포트 3에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 4에 대한 BRS가 할당되고, 여섯 번째 부반송파에는 안테나 포트 5에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 일곱 번째 부반송파에는 안테나 포트 6에 대한 BRS가 할당되고, 여덟 번째 부반송파에는 안테나 포트 7에 대한 BRS가 할당될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 이에 항상 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응될 수 있다. 이는 각 심벌에 할당되는 안테나 포트가 빔에 일대일 대응될 수 있다는 것이다. 구체적으로, 적어도 하나의 서브프레임의 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제1 빔에 대응될 수 있고, 적어도 하나의 서브프레임의 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트는 복수의 빔 중 제2 빔에 대응될 수 있다. 서로 다른 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응되는 제1 빔과 제2 빔은 서로 다른 빔이므로 서로 다른 빔 인덱스를 가진다.
예를 들어, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 0인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 1인 빔에 대응될 수 있다. 이에 따라, 첫 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스가 0인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 1인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 또한, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0은 빔 인덱스가 8인 빔에 대응될 수 있고, 안테나 포트 1은 빔 인덱스가 9인 빔에 대해 대응될 수 있다. 이에 따라, 두 번째 심벌에서 안테나 포트 0에 대한 BRS는 빔 인덱스 8인 빔에 대한 BRS가 되고, 안테나 포트 1에 대한 BRS는 빔 인덱스 9인 빔에 대한 BRS가 될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 안테나 포트에 대한 빔 인덱스의 맵핑은 다양하게 수행될 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 수신한다. PBCH는 시스템의 핵심적인 정보(예를 들어, 시스템 프레임 넘버, BRS 전송 주기 구성, ePBCH 전송 지시자 등)를 전송하기 위한 신호로서 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송될 수 있다.
또한, 단말은 기지국으로부터 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 수신한다. 이때, 단말은 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 전송되는 PSS를 사용하여 하향링크 전송에 대한 시간 동기화를 수행할 수 있다. 또한, 상기 PSS, SSS 또는 ESS가 전송되는 제1 주파수 대역은 상기 BRS가 전송되는 제2 주파수 대역보다 작다. 즉, BRS는 광대역 채널을 기준으로 최적 빔에 대한 탐색이 가능하다는 장점을 가진다.
또한, BRS의 전송 주기는 복수의 빔의 개수 및 기지국이 지원하는 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정된다. BRS의 전송 주기를 알면 복수의 빔에 대한 BRS가 몇 개의 서브프레임 단위로 전송되는지를 알 수 있다. 즉, 적어도 하나의 서브프레임의 개수를 알 수 있다.
단계 S1920에서, 단말은 상기 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 인접 최적 빔을 선택한다. 인접 최적 빔은 대표 최적 빔에 인접한다. 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정된다. 이는, 복수의 빔 각각에 대한 빔 인덱스가 상기 BRS를 기반으로 결정되기 때문이다. 이때, 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하므로, 빔 인덱스가 다른 빔은 서로 다른 방향을 지시하는 빔에 해당된다.
단계 S1930에서, 단말은 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋을 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋은 상기 대표 최적 빔에 대해 상기 인접 최적 빔의 공간상 위치에 따라 결정될 수 있다. 단말은 대표 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 빔 인덱스에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 빔 상태 정보를 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
또한, 단말은 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력(received power) 및 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력을 기준으로 상기 인접 최적 빔의 수신된 전력을 지시하는 오프셋을 더 포함하는 빔 상태 정보를 기지국으로 전송한다. 마찬가지로, 단말은 대표 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 직접적으로 피드백하나 인접 최적 빔의 수신된 전력에 대해서는 오프셋 형태로 피드백함으로써 최적 빔에 대한 수신된 전력을 피드백하는데 발생하는 오버헤드를 감소시킬 수 있다.
도 20은 본 명세서의 실시예가 구현되는 기기를 나타낸 블록도이다.
무선장치(2000)는 프로세서(2010), 메모리(2020), RF(radio frequency) 유닛(2030)을 포함할 수 있다.
프로세서(2010)는 상술한 기능, 절차, 방법들을 구현하도록 설정될 수 있다. 라디오 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 계층(layer)들은 프로세서에 구현될 수 있다. 프로세서(2010)는 상술한 동작을 구동하기 위한 절차를 수행할 수 있다. 메모리(2020)는 동작적으로 프로세서(2010)에 연결되고, RF 유닛(2030)은 프로세서(2010)에 동작적으로 연결된다.
프로세서(2010)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(2020)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. RF부(2030)는 무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 실시 예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(2020)에 저장되고, 프로세서(2010)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(2020)는 프로세서(2010) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 널리 알려진 다양한 수단으로 프로세서(2010)와 연결될 수 있다.
상술한 일례들에 기초하여 본 명세서에 따른 다양한 기법들이 도면과 도면 부호를 통해 설명되었다. 설명의 편의를 위해, 각 기법들은 특정한 순서에 따라 다수의 단계나 블록들을 설명하였으나, 이러한 단계나 블록의 구체적 순서는 청구항에 기재된 발명을 제한하는 것이 아니며, 각 단계나 블록은 다른 순서로 구현되거나, 또 다른 단계나 블록들과 동시에 수행되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 기술자라면 간 단계나 블록이 한정적으로 기술된 것이나 아니며, 발명의 보호 범위에 영향을 주지 않는 범위 내에서 적어도 하나의 다른 단계들이 추가되거나 삭제되는 것이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 일례를 포함한다. 통상의 기술자라면 발명의 모든 가능한 일례의 조합이 설명될 수 없다는 점을 알 것이고, 또한 본 명세서의 기술로부터 다양한 조합이 파생될 수 있다는 점을 알 것이다. 따라서 발명의 보호범위는, 이하 청구항에 기재된 범위을 벗어나지 않는 범위 내에서, 상세한 설명에 기재된 다양한 일례를 조합하여 판단해야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 무선통신시스템에서 단말이, 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보(beam state information)를 피드백하는 방법에 있어서,
    기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신하되, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응되는, 단계;
    상기 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 상기 대표 최적 빔에 인접하는 인접 최적 빔을 선택하되, 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스(beam index) 및 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정되는, 단계; 및
    상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋(offset)을 포함하는 빔 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서브프레임 내 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응하는 제1 빔과 상기 적어도 하나의 서브프레임 내 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응하는 제2 빔은 서로 다른 빔 인덱스를 가지는 것을 특징으로 하는
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 각각에 대한 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정되고,
    상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  4. 1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  5. 1항에 있어서,
    상기 기지국으로부터 상기 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 PSS를 사용하여 하향링크 전송에 대한 시간 동기화를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 PSS, SSS 또는 ESS가 전송되는 제1 주파수 대역은 상기 BRS가 전송되는 제2 주파수 대역보다 작은 것을 특징으로 하는
    방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 BRS의 전송 주기는 상기 복수의 빔의 개수 및 상기 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔 상태 정보는, 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력(received power) 및 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력을 기준으로 상기 인접 최적 빔의 수신된 전력을 지시하는 오프셋을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 대표 최적 빔에 대해 상기 인접 최적 빔의 공간상 위치에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  11. 무선통신시스템에서 복수의 빔에 대한 빔 상태 정보(beam state information)를 피드백하는 단말에 있어서,
    무선신호를 전송 및 수신하는 RF(radio frequency)부; 및
    상기 RF부에 동작적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    기지국으로부터 각 심벌에 대해 안테나 포트 별로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplex; FDM) 방식으로 다중화되어 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 BRS(Beam Reference Signal)를 수신하되, 상기 적어도 하나의 서브프레임의 각 심벌에 할당되는 하나의 안테나 포트는 상기 복수의 빔 중 하나의 빔에 대응되고,
    상기 복수의 빔 중 대표 최적 빔 및 상기 대표 최적 빔에 인접하는 인접 최적 빔을 선택하되, 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스(beam index) 및 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정되고, 및
    상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스 및 상기 대표 최적 빔의 빔 인덱스를 기준으로 상기 인접 최적 빔의 빔 인덱스를 지시하는 오프셋(offset)을 포함하는 빔 상태 정보를 상기 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 서브프레임 내 제1 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응하는 제1 빔과 상기 적어도 하나의 서브프레임 내 제2 심벌에 할당되는 안테나 포트에 대응하는 제2 빔은 서로 다른 빔 인덱스를 가지는 것을 특징으로 하는
    단말.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 빔 각각에 대한 빔 인덱스는 상기 BRS를 기반으로 결정되고,
    상기 복수의 빔 각각은 서로 다른 방향을 지시하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  14. 1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 기지국으로부터 상기 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PBCH(Physical Broadcast Channel)를 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  15. 1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 기지국으로부터 상기 각 심벌에 대해 상기 BRS와 함께 FDM 방식으로 다중화되어 상기 적어도 하나의 서브프레임 동안 전송되는 PSS(Primary Synchronization Signal), SSS(Secondary Synchronization Signal) 또는 ESS(Extended Synchronization Signal)를 수신하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  16. 제15항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 PSS를 사용하여 하향링크 전송에 대한 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 PSS, SSS 또는 ESS가 전송되는 제1 주파수 대역은 상기 BRS가 전송되는 제2 주파수 대역보다 작은 것을 특징으로 하는
    단말.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 BRS의 전송 주기는 상기 복수의 빔의 개수 및 상기 안테나 포트의 개수를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는
    단말.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 빔 상태 정보는, 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력(received power) 및 상기 대표 최적 빔의 수신된 전력을 기준으로 상기 인접 최적 빔의 수신된 전력을 지시하는 오프셋을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    단말.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 오프셋은 상기 대표 최적 빔에 대해 상기 인접 최적 빔의 공간상 위치에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는
    단말.
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